農(nóng)村配電網(wǎng)線路和設(shè)備的防雷接地保護(hù)探討

陳章漂

（國網(wǎng)福建三明供電公司）

農(nóng)村配電網(wǎng)線路和設(shè)備的防雷接地保護(hù)探討

陳章漂

（國網(wǎng)福建三明供電公司）

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對電力的需求正在與日俱增。尤其是在農(nóng)村地區(qū)，配電網(wǎng)絡(luò)線路錯綜復(fù)雜、絕緣性能差，經(jīng)常受到雷電襲擊使線路發(fā)生故障，導(dǎo)致大范圍的電力中斷?，F(xiàn)階段，配電網(wǎng)線路及設(shè)備防雷措施受到了人們廣泛的關(guān)注，本文首先講述了雷電發(fā)生的過程及產(chǎn)生的危害，然后分析了目前農(nóng)村防雷的現(xiàn)狀，最后給出了線路及設(shè)備防雷的具體措施，希望本文能為從事相關(guān)工作的人員提供一定的指導(dǎo)和幫助。

配電網(wǎng)絡(luò)線路；電力需求；農(nóng)村電網(wǎng)；防雷措施；接地

引言

農(nóng)村配電網(wǎng)絡(luò)承擔(dān)著為千家萬戶供電的重任，其安全性不僅直接影響到人們的生產(chǎn)、生活，而且對構(gòu)建和諧社會、建設(shè)環(huán)保社會起到了至關(guān)重要的作用。近年來，雷電災(zāi)難已經(jīng)成為了僅低于地震、海嘯等自然災(zāi)害的氣象災(zāi)難，特別是在偏遠(yuǎn)的山區(qū)農(nóng)村配電網(wǎng)絡(luò)中，受到雷擊的概率正在逐步攀升。據(jù)有關(guān)方面的統(tǒng)計，2014年線路故障停運(yùn)中，雷電原因約占一半以上。為此，解決農(nóng)村輸電線路及設(shè)備經(jīng)常遭受雷擊的問題，對增強(qiáng)農(nóng)網(wǎng)安全性、可靠性方面意義重大。配電網(wǎng)線路和設(shè)備受雷電的影響比較大，而目前缺乏有效的防雷措施。解決該問題的道路還十分的長，作為電力部門來說應(yīng)該注重從實(shí)際出發(fā)，根據(jù)具體情況進(jìn)行具體分析，實(shí)行綜合治理和重點(diǎn)防護(hù)相結(jié)合的方針，注重從多方面、多目標(biāo)進(jìn)行配電網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備的防雷措施。為了使防雷措施得到明顯的效果，應(yīng)建設(shè)足夠大的防雷面，實(shí)行全面的防護(hù)。

1 雷電的形成及危害

1.1 雷電的形成

雷云與地面的高層建筑或輸電線路自然放電就產(chǎn)生了雷電，它對周圍設(shè)備或線路將產(chǎn)生十分嚴(yán)重的損壞，只有詳細(xì)研究雷電的形成及其產(chǎn)生放電的條件，才能夠提出科學(xué)合理的保護(hù)措施，從而使建筑物或線路免受雷擊的影響。天氣潮濕悶熱的時候，地層表面的水汽會變成水蒸氣，在空氣的作用下逐漸向上升，待上升至一定高度便與冷空氣混合，蒸汽開始逐漸凝結(jié)成小水滴，最后成為積云。云層中的水滴在氣流的吹動下分裂成大小不均的小水滴，其中較大的水滴帶有正電荷，稍微小點(diǎn)的帶有負(fù)電荷。這樣經(jīng)過長時間的積累及氣流影響將產(chǎn)生帶負(fù)電雷云，帶正電的水滴形成雨。根據(jù)靜電的感應(yīng)原理，大地表面會產(chǎn)生同等的正電荷，這就仿佛成了一個巨大的電容器。一旦電場強(qiáng)度十分大后，中間的空氣就會出現(xiàn)被擊穿的問題，即為我們熟知的雷電。

1.2 雷電的危害

雷擊過程將會對周圍建筑物或線路產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞作用，具體可以從以下幾個方面進(jìn)行詳細(xì)介紹：①直擊雷產(chǎn)生的破壞作用。所謂的直擊雷即是指帶負(fù)電的雷云直接對地面進(jìn)行了放電，這時將產(chǎn)生巨大的雷擊電流，高達(dá)上百安培，由此可見其產(chǎn)生的破壞也十分巨大。通常情況下，若雷電流流經(jīng)被擊穿物體將會在其表面形成很大的熱量，嚴(yán)重的將使物體發(fā)生燃燒。由于物體內(nèi)部水分會突然變成氣體，在密閉的空間中極容易發(fā)生爆炸問題。因此，雷擊過程經(jīng)常使房屋出現(xiàn)倒塌或出現(xiàn)大范圍的火災(zāi)。②雷電的二次危害及雷電感應(yīng)。雷電流不僅會產(chǎn)生靜電作用，而且容易出現(xiàn)電磁感應(yīng)。雷云在架空導(dǎo)線的上空將形成強(qiáng)大的電場，這樣架空線路上就會感應(yīng)出等同但極性相反的電荷，一旦云和大地間的電場發(fā)生消失，但聚集在架空線路的電荷不會立即消散，這些極性相反的電荷將會使建筑物發(fā)生劇烈的振動，并使屋內(nèi)的線路出現(xiàn)燃燒問題。③雷電波的入侵。架空線路遭受雷擊以后，雷云將會在線路周圍發(fā)生放電現(xiàn)象，這樣導(dǎo)線處就會感應(yīng)出較大電動勢，沿著配電網(wǎng)線路延伸至建筑物中。另外，值得一提的是雷電波的入侵也同樣可以引發(fā)火災(zāi)問題，對農(nóng)村配電網(wǎng)線路及設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重的危害。

2 農(nóng)村雷電的防御狀況

經(jīng)過對多地農(nóng)村的調(diào)查，農(nóng)村輸電網(wǎng)及設(shè)備之所以經(jīng)常受到雷擊的影響，主要可歸結(jié)為以下幾點(diǎn)原因：①在農(nóng)村配電網(wǎng)絡(luò)及配套設(shè)備上沒有安裝必要的防雷設(shè)備如避雷針、避雷環(huán)、避雷帶等，沒有專門的下線用以引導(dǎo)雷電流導(dǎo)入大地，另外塔基地面缺乏接地網(wǎng)的安裝。②線路和設(shè)備的防雷部位沒有設(shè)置雙重防雷保護(hù)措施。通常情況下，農(nóng)網(wǎng)的配電線路常常比較高，在雷電高發(fā)地段缺乏避雷器的安裝，且沒有安裝鐵管來阻止雷電波的蔓延，這些是造成農(nóng)村配電網(wǎng)經(jīng)常遭受雷擊出現(xiàn)嚴(yán)重事故的重要原因。③配電網(wǎng)絡(luò)高壓側(cè)經(jīng)常受雷電襲擾。農(nóng)村地區(qū)高壓輸電線的高度為18m左右，周圍雷電的產(chǎn)生與其高度密切相關(guān)，一般具有強(qiáng)大的引雷效果，在某一范圍內(nèi)遭受感應(yīng)雷的概率很大。某縣10kV高壓線路中，桿塔高度將近有15m，加上地勢比較高使得其泄流環(huán)境改變很大、具有較高的引雷風(fēng)險，使得其遭受雷擊和感應(yīng)雷的概率成倍增加。

3 農(nóng)村配電網(wǎng)線路的防雷及設(shè)備防雷接地保護(hù)措施

3.1 農(nóng)村配電網(wǎng)線路防雷措施

農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，使農(nóng)村用電需求與日俱增，如何預(yù)防雷電對配電網(wǎng)線路和設(shè)備免受雷電損害成為了人們關(guān)注的重點(diǎn)問題。本文從大量雷擊發(fā)生事故的方面入手總結(jié)了幾點(diǎn)防雷及接地措施：①在農(nóng)村配電網(wǎng)絡(luò)中架設(shè)避雷裝置。由于農(nóng)網(wǎng)的電壓等級一般比較低、線路的絕緣性能比較低，依照有關(guān)規(guī)章規(guī)范，一般不再線路上架設(shè)避雷線，但就因?yàn)檫@個原因使雷電經(jīng)常影響配電網(wǎng)絡(luò)。雷電高發(fā)區(qū)的配網(wǎng)輸電線路中，可在其靠近變電站3m左右的地方架設(shè)避雷線，這樣可以減少反擊及繞擊的發(fā)生。另外，為了提升避雷線的作用，降低雷電繞擊的發(fā)生概率可適當(dāng)增加避雷線的保護(hù)角度，以35°為最優(yōu)保護(hù)角度。②自動重合閘裝置的安裝。線路的絕緣在受到雷電破壞以后具有自愈能力，大多數(shù)雷電發(fā)生后均可慢慢消除，自動重合閘設(shè)備的安裝將有效降低雷擊跳閘事故，進(jìn)而降低因雷擊導(dǎo)致停電事故，增強(qiáng)電網(wǎng)的可靠性、穩(wěn)定性。據(jù)有關(guān)方面的統(tǒng)計，35kV以下的網(wǎng)絡(luò)重合閘的作用高達(dá)75%。③中性點(diǎn)采取非有效接地的方法。我國的農(nóng)網(wǎng)配電線路多采用中性點(diǎn)不接地方法。一旦發(fā)生雷擊事故，大多數(shù)的故障均可自行消除，且使線路不出現(xiàn)閃絡(luò)或跳閘問題，一方面提高了線路耐雷水平，另一方面降低了線路閃絡(luò)問題的發(fā)生。為了更好的實(shí)現(xiàn)這種功能，農(nóng)村輸電用的鐵塔及混凝土桿可進(jìn)行接地操作，接地電阻的大小可以根據(jù)具體情況而定，一般不能超過40Ω。④增加線路的絕緣水平。跨區(qū)域的配電線路，落雷的概率比較大，可以通過增加絕緣子個數(shù)來減低工頻電弧的產(chǎn)生，以此來降低雷擊故障的發(fā)生。⑤增強(qiáng)線路檢修次數(shù)。防雷技術(shù)的研究只是其中一方面，在實(shí)際的線路運(yùn)行中進(jìn)行科學(xué)合理的管理對安全隱患的消除有很大作用，另外，增加巡視的次數(shù)如經(jīng)常清理線路兩側(cè)的樹枝，防止樹枝落到農(nóng)村配電線路上導(dǎo)致短路問題的發(fā)生。

3.2 設(shè)備的接地防雷措施

農(nóng)村配電網(wǎng)絡(luò)包含的設(shè)備有配電變壓器、漏電保護(hù)裝置等，簡要介紹這兩種設(shè)備的防雷接地方式：①配電變壓器。經(jīng)過大量的實(shí)踐證明，配電網(wǎng)變壓器出現(xiàn)雷擊故障的概率約占整個事故概率的60%，農(nóng)村配電網(wǎng)絡(luò)遭受雷擊的原因有很多其中其低壓線路位于野外，沒有任何保護(hù)是最重要的一方面。配電變壓器的防雷接地采用3點(diǎn)接地即將防雷接地、工作接地、保護(hù)接地連接到同一個接地裝置，一般情況下接地電阻不應(yīng)高于10Ω，配電變壓器的高壓側(cè)接地端經(jīng)常將避雷器的接地線與變壓器外殼共同來連接一個接地裝置，低壓側(cè)的中性線和避雷器低壓側(cè)共同連接到另一個接地裝置，這兩個接地裝置需要用環(huán)形方式連接在地網(wǎng)中。②漏電保護(hù)裝置的安裝。為了預(yù)防變壓器中性點(diǎn)的電位發(fā)生瞬間的升高，可在靠近用戶的地點(diǎn)裝設(shè)地線即重復(fù)接地的方法。漏電保護(hù)裝置就是應(yīng)用這種接地方式，該方式能顯著降低漏電事故對電網(wǎng)運(yùn)行的影響，避免用戶側(cè)絕緣擊穿后電流對人體產(chǎn)生危害。但負(fù)載側(cè)不可進(jìn)行重復(fù)接地，否則將引起該裝置發(fā)生誤動作或拒動的發(fā)生。

4 案例分析

某鄉(xiāng)鎮(zhèn)的配電網(wǎng)絡(luò)中的10kV/0.4kV的變壓器的高壓側(cè)避雷裝置發(fā)生爆炸，事故發(fā)生當(dāng)天是雷雨，爆炸后導(dǎo)致一農(nóng)戶喪生。事故分析認(rèn)為當(dāng)避雷器發(fā)生爆炸后，配電變壓器高壓側(cè)放電瞬間增加了變壓器低壓側(cè)中性線電位，該電壓經(jīng)中性點(diǎn)流入低壓用戶零線中，將原來低壓側(cè)用戶的零線變?yōu)楦邏壕€，最終導(dǎo)致該使用電力的農(nóng)戶喪生。經(jīng)過事故的后續(xù)分析，發(fā)現(xiàn)引起該事故的根本原因是該農(nóng)戶設(shè)備沒有進(jìn)行接地操作且沒有配套的斷電保護(hù)裝置。由此可見，配電網(wǎng)線路及設(shè)備的接地保護(hù)十分重要，它直接關(guān)系到廣大用戶的生命安全。

5 結(jié)束語

總而言之，隨著材料科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國的防雷技術(shù)方法正在不斷的發(fā)展變化，線路和設(shè)備的防雷保護(hù)種類繁多，實(shí)際的應(yīng)用過程中，可以從多方面進(jìn)行考慮，根據(jù)具體的情況采取必要的防雷接地措施，并注重對線路維修及管理，只有這樣才能降低雷擊事故的發(fā)生，進(jìn)一步提升農(nóng)網(wǎng)供電的安全性、可靠性。

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2016-4-10